《工程流体力学》渗流.ppt

二、潜水井（无压井）产水量计算 仅研究完全潜水井 潜水井的产水量计算公式推导 分离变量 积分 得 上式即为完全潜水井的产水量计算公式，式中R为 井的影响半径，近似计算时，可按 估算，这里S=H-h为水位最大降深。 三、自流井（承压井）的产水量计算 仅研究完全自流井 自流井的产水量计算公式推导 以ht情况为例 分离变量 积分 得 上式即为ht时的完全自流井产水量计算公式，式中 t为含水层厚度。 思考题：上式是否也适用于ht情况？为什么？ 四、渗水井水力计算 渗水井水力计算与上述抽水井水力计算原理相同。 本章重点掌握: 达西渗流定律 集水廊道和井的产水量计算 * 缺手工图 工程流体力学 第九章 渗流 第9章 渗流 §9.1 渗流基本定律 §9.2 地下水的均匀流和非均匀流 §9.3 集水廊道和井 第9章 渗流(3学时） 一、本章学习要点: 渗流的基本概念 达西渗流定律 集水廊道和井的产水量计算 第九章 渗流 一、渗流的定义 二、基本概念 2.地下水存在的状态 气态水、附着水、薄膜水、毛细水、重力水等 渗流研究对象：重力水在多孔介质中的运动规律。 三、渗流在工程中的应用 1.土壤的水力特性 ◆ 透水性、容水度、持水度、给水度 基坑降水 江河和城市防洪工程 边坡的稳定性计算 地下工程防水设计 桥梁挖孔桩施工降水设计 §9-1 渗流基本定律 一、渗流模型 假设渗流是充满于整个孔隙介质区域的连续水流，包括土壤颗粒所占据的空间在内，均由水流所充满。 把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。 上述着眼于多孔介质中渗流主流方向的连续水流，称为渗流模型。其实质在于把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。 在渗流模型中，取过流断面面积为DA，设通过的流量为DQ，则渗流模型的流速为 u = DQ/ DA 其中DA中包含的孔隙面积m DA ，则渗流在足够多孔隙中的统计平均流速为 u’= DQ/ mDA 由于渗流模型的渗流量与实际渗流的渗流量相等，故有 在渗流模型中，某点的总水头 以渗流模型取代真实渗流，必须遵守以下三个原则： 通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等，即 对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，应当与真实渗流的动水压力相等，即 渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，也就是说水头损失应当相等，即 达西渗流实验：由实验得 二、达西渗流定律 或 上式即为达西渗流定律。 式中k称为渗流系数，一般k=f（土壤性质、流体性质），由实验确定。 达西定律的适用条件： 达西公式的推广——渗流流场中任意点的渗流流速 在某一渗流场中，取一微小流束AB， 则A点的水力坡度为 按达西定律，A点的渗流流速 0 0 恒定均匀层流渗流，临界雷诺数Re=1~10。 定水头法 变水头法 3 .现场方法 抽水试验法 灌水试验法 1 .经验公式法 存在土样扰动问题 三、渗流系数的确定方法 2 .实验室方法 [例] 如图所示两水库A、B间为一座山，经地质勘探查明有一透水层，其厚度a=4m，宽度b=500m，长度l=2000m。前段为细沙k1=0.001cm/s，后段为中砂k2=0.01cm/s。A、B水库水位分别为130m、100m。试求由A水库向B水库渗透的流量Q。 l a k1 k2 100m 130m A B §9-2 地下水的均匀流和非均匀流 一、恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流的特性 恒定均匀渗流，在整个渗流场中任意点的流速u 都相等; 渐变流过流断面上各点的渗流流速u相等，并等于断面平 均流速v。 恒定非均匀渐变渗流，如图所示， 经推导可得渐变流过流断面上各点的 测压管坡度 由式u=kJ可知 此式称为裘皮幼公式 (Dupuit) 二、渐变渗流基本微分方程 如图所示的无压渗流，定义其 底坡i= -dz/ds，则由裘皮幼公式 得 0 0 或 上式即为适用于各种底坡条件的渐变渗流基本微分方程。 三、渐变渗流浸润曲线 在无压渗流中，重力水自由表面称浸润表面，平面 问题中为浸润曲线。 将均匀渗流的水深h0称为正常水深，并按底坡的情况分为 i 0，称为逆坡渗流。 i 0，称为顺坡渗流； i = 0，称为平坡渗流； 由于渗流速度甚小，不存在临界水深。 以i 0的顺坡渗流为例进行浸润线的分析： 引入辅助的均匀流有 将其代入